調(diào)濕型新風(fēng)機(jī)組在戶式中央空調(diào)工程中的應(yīng)用

郭 勇

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，廣州510010）

0 引言

隨著人們對家居環(huán)境的要求逐漸提高，除了滿足室內(nèi)溫度以外，對濕度的要求也越來越高。目前主要應(yīng)用的除濕方式以固體和溶液除濕為主，但這兩類除濕方式也有缺點(diǎn)，例如整體設(shè)備體積大，腐蝕性強(qiáng)導(dǎo)致設(shè)備使用壽命較短，并且溶液除濕后的空氣對人體健康的影響具有不確定性［1］，這些缺點(diǎn)導(dǎo)致該類除濕方式在戶式中央空調(diào)工程中難以推廣應(yīng)用。本文以一戶式中央空調(diào)工程為例，通過在新風(fēng)機(jī)組內(nèi)設(shè)置雙級制冷的方式對室內(nèi)相對濕度進(jìn)行主動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)還能通過再熱實(shí)現(xiàn)過渡季節(jié)的新風(fēng)除濕供熱運(yùn)行。

1 工程概況

本工程為廣州某頂級復(fù)式住宅項(xiàng)目，總建筑面積1200m2，其中空調(diào)面積約700m2，住宅位于該建筑頂層39、40層，包括客廳、臥室、書房、中西餐廳、雪茄室、茶藝室、棋牌室、廚房、衛(wèi)生間等功能房間。

業(yè)主為了滿足室內(nèi)的舒適性，要求全年溫度恒定在25～27℃，相對濕度恒定在50%～60%。通過對該住宅進(jìn)行詳細(xì)負(fù)荷計(jì)算，本項(xiàng)目總冷負(fù)荷約197 kW，總濕負(fù)荷約20 kg／h，總新風(fēng)量約6000 m3／h。

2 空調(diào)方案

本工程設(shè)置家用中央空調(diào)系統(tǒng)，考慮到建筑層高，房間舒適性以及系統(tǒng)靈活使用等因素，夏季制冷采用多聯(lián)機(jī)加新風(fēng)系統(tǒng)，冬季采暖采用地板輻射加新風(fēng)系統(tǒng)的方式，同時(shí)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)也作為冬季供熱的補(bǔ)充方式。

根據(jù)夏季冷負(fù)荷及住宅的4大功能分區(qū)，大樓總共設(shè)置4套冷暖變頻多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)，其中39層采用一臺(tái)14匹、一臺(tái)24匹冷暖變頻多聯(lián)空調(diào)，40層采用一臺(tái)14匹、一臺(tái)20匹冷暖變頻多聯(lián)空調(diào)。新風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)功能分區(qū)設(shè)置4套新風(fēng)系統(tǒng)，分別設(shè)置新風(fēng)空調(diào)器。

3 新風(fēng)空調(diào)器方案

3.1 新風(fēng)處理方案比較

新風(fēng)系統(tǒng)分別按常規(guī)新風(fēng)空調(diào)機(jī)和調(diào)濕型新風(fēng)機(jī)組兩種方案進(jìn)行比較。

方案一設(shè)置常規(guī)多聯(lián)機(jī)新風(fēng)空調(diào)器，可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)新風(fēng)制冷及供熱，夏季室內(nèi)的濕負(fù)荷由空調(diào)室內(nèi)機(jī)負(fù)責(zé)承擔(dān)。當(dāng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時(shí)，空氣處理過程沿圖1中實(shí)線部分進(jìn)行。室內(nèi)機(jī)將室內(nèi)空氣（N）冷卻除濕至 （M），新風(fēng)空調(diào)器將室外新風(fēng)（W）冷卻除濕至 （L），經(jīng)過處理后的回風(fēng) （M）與新風(fēng) （L）混合后 （O）送入房間吸收房間的余熱余濕，使得室內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù) （N）。

圖1 設(shè)計(jì)工況空氣處理過程圖

但在潮濕季節(jié)時(shí)，室外溫度降低，房間冷負(fù)荷降低，而濕負(fù)荷幾乎不變甚至增加，此時(shí)熱濕比線發(fā)生變化，空氣處理過程沿圖1中虛線運(yùn)行。室內(nèi)機(jī)將室內(nèi)空氣 （N′）冷卻除濕至 （M′），新風(fēng)空調(diào)器將室外新風(fēng) （W′）冷卻除濕至 （L），經(jīng)過處理后的回風(fēng) （M′）與新風(fēng) （L′）混合后 （O′）送入房間吸收房間的余熱、余濕，使得室內(nèi)參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求 （N′）。在此工況下，由于室內(nèi)熱濕比線偏離設(shè)計(jì)工況，空調(diào)系統(tǒng)雖然可以通過多聯(lián)機(jī)的控制系統(tǒng)將溫度控制在設(shè)定值，但由于室內(nèi)相對濕度僅隨溫度進(jìn)行被動(dòng)調(diào)節(jié)，最終導(dǎo)致相對濕度超出設(shè)計(jì)范圍。

圖2 調(diào)濕型新風(fēng)空氣處理過程圖

方案二采用調(diào)濕型新風(fēng)機(jī)組，室內(nèi)相對濕度由新風(fēng)進(jìn)行主動(dòng)調(diào)節(jié)。由于受到空間、健康等因素限制，不便安裝溶液除濕新風(fēng)機(jī)，所以采用在新風(fēng)機(jī)組設(shè)置兩級制冷深度除濕，從而調(diào)節(jié)新風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)含濕量，控制房間的相對濕度。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí)，空氣處理過程按圖1實(shí)線過程進(jìn)行。當(dāng)在潮濕季節(jié)運(yùn)行時(shí)，設(shè)置調(diào)濕型新風(fēng)機(jī)組的系統(tǒng)按圖2所示過程進(jìn)行空氣處理。室外新風(fēng)（W）通過表冷器冷卻除濕至 （L）與冷卻除濕后的回風(fēng) （M）進(jìn)行混合 （O）后送入房間。通過調(diào)節(jié)新風(fēng)送風(fēng)點(diǎn)的空氣參數(shù)，讓新風(fēng)送風(fēng)空氣 （L）焓值低于室內(nèi)控制狀態(tài)點(diǎn) （N）的焓值，新風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)部分濕負(fù)荷，從而對房間內(nèi)的濕度進(jìn)行控制。

3.2 過渡季新風(fēng)供熱方案

由于廣州地區(qū)特別在春季常出現(xiàn) “濕冷”天氣，室外空氣溫度較低且?guī)缀踹_(dá)到飽和狀態(tài)。由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的空氣滲入導(dǎo)致房間濕負(fù)荷也增大，室內(nèi)即需要供熱也需要除濕。但是大多數(shù)品牌多聯(lián)機(jī)在室外濕球溫度≥15℃時(shí)無法開啟制熱，開啟地暖又需要較長時(shí)間達(dá)到室內(nèi)的設(shè)定溫度。當(dāng) “濕冷”天氣時(shí)，且多聯(lián)機(jī)無法開啟制熱時(shí)，考慮在新風(fēng)系統(tǒng)增加再熱段進(jìn)行除濕供熱，保證房間濕度的情況下提升房間溫度，從而提高室內(nèi)舒適性。新風(fēng)供熱方案空氣處理過程圖如圖3。

3.3 調(diào)濕型新風(fēng)空調(diào)器設(shè)計(jì)

圖3 過渡季節(jié)新風(fēng)供熱空氣處理過程圖

根據(jù)新風(fēng)調(diào)濕及過渡季節(jié)新風(fēng)供熱的需求，設(shè)計(jì)調(diào)濕型新風(fēng)空調(diào)器。根據(jù)現(xiàn)場情況，新風(fēng)空調(diào)器采用風(fēng)冷分體式。新風(fēng)空調(diào)室外機(jī)包括換熱器及風(fēng)扇、數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)等設(shè)置在屋頂。新風(fēng)空調(diào)室內(nèi)機(jī)設(shè)置過濾段＋兩級蒸發(fā)段＋冷凝再熱段＋電熱加濕段及風(fēng)機(jī)段。其中兩級蒸發(fā)包括預(yù)冷及再冷系統(tǒng)，每級蒸發(fā)器對應(yīng)獨(dú)立的壓縮機(jī)，且再冷系統(tǒng)還可進(jìn)行冷凝熱回收對新風(fēng)進(jìn)行再熱。新風(fēng)再熱量優(yōu)先采用冷凝熱回收再熱，當(dāng)新風(fēng)再熱量需求較大時(shí)，采用冷凝熱回收再熱＋電加熱調(diào)節(jié)的方式控制送風(fēng)參數(shù)。

根據(jù)本項(xiàng)目需求計(jì)算各房間新風(fēng)量，按分區(qū)分別設(shè)置新風(fēng)機(jī)組，并計(jì)算其制冷量及再熱量。共選擇6臺(tái)新風(fēng)空調(diào)器，其中2臺(tái)作為備用機(jī)組，新風(fēng)空調(diào)器規(guī)格參數(shù)如表1。

表1 新風(fēng)空調(diào)器規(guī)格參數(shù)表

4 調(diào)濕型新風(fēng)空調(diào)運(yùn)行策略

4.1 新風(fēng)系統(tǒng)控制目標(biāo)的選擇

該住宅由于面積較大，房間數(shù)量較多，每個(gè)房間的熱濕負(fù)荷不同，熱濕比也不一樣。在每個(gè)新風(fēng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)的眾多房間中選擇業(yè)主?；顒?dòng)房間作為“重要房間”，如客廳，餐廳，臥室等。在若干“重要房間”內(nèi)以最后設(shè)定的 “重要房間”相對濕度為準(zhǔn)控制，一旦有 “重要房間”進(jìn)行重新設(shè)定，新風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)切換至重新設(shè)定后的重要房間溫濕度進(jìn)行控制。

4.2 室內(nèi)相對濕度控制

（1）當(dāng)?n（室內(nèi)反饋相對濕度%） ＞?s（房間設(shè)定相對濕度%）時(shí)，新風(fēng)機(jī)組進(jìn)入除濕工況，逐漸調(diào)大壓縮機(jī)對新風(fēng)進(jìn)行除濕；

當(dāng)?s－5≤?n＜?s時(shí)，逐漸調(diào)小壓縮機(jī)對新風(fēng)除濕量。

當(dāng)?n＜?s－5時(shí)，關(guān)閉新風(fēng)機(jī)除濕功能。

（2）若關(guān)閉新風(fēng)機(jī)除濕功能20min后 （分鐘數(shù)可在機(jī)組上根據(jù)后期調(diào)試設(shè)定），?n仍小于?s－5，則新風(fēng)機(jī)組切換至加濕工況，開啟電熱加濕器加濕。

當(dāng)?n＞?s時(shí)，逐漸調(diào)大電熱加濕器加濕量，當(dāng)?s＜?n＜?s＋5時(shí)，逐漸調(diào)小電熱加濕器加濕量，當(dāng)?n≥?s＋5時(shí)，關(guān)閉電熱加濕器。

若關(guān)閉電熱加濕器20min（分鐘數(shù)可在機(jī)組上根據(jù)后期調(diào)試設(shè)定）后，?n仍大于?s＋5，則新風(fēng)機(jī)組切換至除濕工況。

4.3 過渡季新風(fēng)供熱控制

當(dāng)過渡季節(jié)，Tn（室內(nèi)反饋溫度℃） ＜TS（室內(nèi)設(shè)定溫度℃），且?n＞?s時(shí)，室內(nèi)需要供熱除濕，而多聯(lián)機(jī)因過熱保護(hù)無法開啟，新風(fēng)機(jī)組轉(zhuǎn)為新風(fēng)供熱除濕工況，優(yōu)先開啟冷凝熱回收裝置進(jìn)行供熱，不足部分開啟電加熱器精確控溫，同時(shí)為了避免新風(fēng)送風(fēng)溫度過高導(dǎo)致吹風(fēng)不舒適感，控制新風(fēng)送風(fēng)溫度Tc≤TS＋10。

5 結(jié)論

本項(xiàng)目采用雙級壓縮制冷的調(diào)濕型新風(fēng)空調(diào)器和多聯(lián)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行，進(jìn)行主動(dòng)濕度調(diào)節(jié)，并且在過渡季節(jié)回收利用冷凝熱進(jìn)行供熱除濕，創(chuàng)造了良好舒適的室內(nèi)環(huán)境。項(xiàng)目安裝調(diào)試完成并經(jīng)過兩年運(yùn)行后，用戶反饋空調(diào)及新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行良好，室內(nèi)溫濕度穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期。

參考文獻(xiàn)：

［1］王楊睿.杭州地區(qū)住宅建筑濕環(huán)境測試及除濕對策［D］.西安：西安建筑科技大學(xué)，2013.